Как самостоятельно вычислить диаметр трубопровода по формулам и табличным данным

0 3
0
0
Черновик

Независимо от типа коммуникаций, автономная это система или централизованная, физические параметры отдельных элементов обслуживающей сети важно предварительно правильно определить. Рассмотрим, как можно самостоятельно произвести расчет диаметра трубопровода по расходу воды или требуемой теплоотдаче жидкого теплоносителя. Ознакомимся с основными формулами без учета инженерных тонкостей, которые в частном секторе могут быть упущены.

Автономная система из разных труб
Автономная система из разных труб
Источник promtu.ru

Способы проведения расчетов

Разрабатывая проекты для крупномасштабных объектов профессионалы пользуются специальными инженерными программами для составления схем и чертежей будущих сетей отопления и горячего/холодного водоснабжения. Для более простых задач на уровне частного сектора можно найти решения с помощью калькуляторов, которые опубликованы на сайтах производителей и продавцов. Третий вариант – проведение расчетов посредством готовых формул и табличных данных, например, про скорость воды в трубах.

Можно поступить еще проще – отталкиваться от распространенных решений, которые проверены на разных объектах, имеются доказательства их эффективности. Однако рекомендованные схемы в индивидуальном строительстве не всегда исправно работают. Так, если допустить при подборе превышение диаметра трубопровода, то отопление будет отличаться малой теплоотдачей, а вода протекать с низким напором. Напротив, использование зауженных каналов способствует увеличению давления и отопительная система будет хорошо согревать дом. Но при этом на трубы и фитинги оказывается большая нагрузка, что сокращает срок исправной службы коммуникаций из-за ускоренного износа.

Использование фитингов для оптимизации
Использование фитингов для оптимизации расположения разных каналов
Источник kanaliza.ru

Что нужно учитывать при расчетах водоснабжения

В инженерных программах и калькуляторах уже заложены все необходимые данные, которые должны быть использованы для получения искомых результатов. Поэтому рассмотрим детальнее третий способ вычислений по готовым формулам. Так, диаметр трубы рассчитывается с учетом пропускной способности трубопровода и скорости потока жидкости в трубе:

Формула расчета диаметра трубы

Здесь под условными обозначениями подразумевается:

  • d – искомый размер поперечного сечения канала относительно внутренних стенок;
  • q – расход транспортируемой жидкости в литрах или кг в секунду или в час;
  • v – скорость потока в м/с;
  • π – постоянная величина (отношение длины окружности к диаметру).

Для определения расхода воды или пропускной способности трубопровода используется следующая формула: q = 5 × q(0) × k.

Здесь под q(0) подразумевается нормативное значение, которое можно найти действующих СНиП. Например, для ванной комнаты это 0,25, для смесителя на кухне – 0,12, а для сливного бачка на унитазе достаточно 0,1 единицы. Коэффициент k нужен, когда к исследуемой магистрали подключается несколько точек потребления.

Многоканальная сеть для обслуживания
Многоканальная сеть для обслуживания различных точек потребления
Источник planlook.ru

Его можно определить так: k = N × P. Здесь:

  • f – объем потребляемой воды;
  • N – количество точек потребления жидкости;
  • P – значение вероятности одновременного действия нескольких сантехнических приборов.

В свою очередь для определения вероятности существует своя формула: P = qhrμ × u/(q(0) × 3600 × N). Если не вдаваться в подробности, то произведение qhrμ – это максимальный расход воды за час. Этот показатель нормативный, информация имеется в СНиП. В качестве примера: Объем потребления холодной воды должен составлять в пределах 5,6 литров, а общий с горячей – порядка 15,6 л/с. Под u в формуле подразумевается количество человек, которые постоянно пользуются водопроводом.

Пример расположения точек потребления воды
Пример расположения точек потребления воды в доме для небольшой семьи
Источник jaxtr.com

Проходимость труб

По санитарным нормам, которые учитываются организациями при составлении квитанций без счетчиков, на одного человека в сутки приходится порядка 360 литров воды. Однако расход в зависимости от установленных каналов с круглым сечением может отличаться от норматива. На фактический результат оказывает влияние несколько факторов, среди которых базовыми считаются:

  • Длина магистрали. На протяжении всего пути на движущуюся жидкость оказывается сопротивление со стороны внутренних стенок трубы. Иначе это явление называется потерей напора. То есть по мере продвижения скорость воды в трубопроводе снижается. В итоге чем сильнее разница между напором в начале и в конце конкретного прямого участка, тем больше времени пройдет перед поступлением в водопровод новой порции жидкости. Это особенно заметно в старых системах, где с внутренней стороны на металлической поверхности постепенно появляются ржавчина и наросты.
Пример разных прямых отрезков в системе
Пример разных прямых отрезков в системе
Источник septik-centr76.ru
  • Диаметр. Здесь также имеет значение момент сопротивления. С одной стороны в трубах с малым сечением затормаживающий эффект оказывается небольшой поверхностной площадью. С другой же показатели выше чем в более широких каналах из-за пропорционально разного объема транспортируемой жидкости. То есть во втором случае при аналогичном потреблении человек получит быстрее нужный литраж, чем через тонкий трубопровод.
  • Состав. Современный рынок представляют изделия для коммуникационных систем транспортировки воды, которые изготавливаются различных материалов. Так, полипропиленовые стенки оказывают заметно меньше влияния на снижение скорости потока, чем стальные.
  • Долговечность. Существенная разница имеется в длительности сохранения изначально заданных эксплуатационных условий. На шероховатом металле может появиться коррозия, наросты, что способствует уменьшению поперечного сечения магистрали. То есть изначальные расчеты диаметра трубы по расходу в итоге окажутся несправедливыми. На гладких полимерных стенках подобные явления отсутствуют. Их срок службы может превосходить старые аналоги с разницей до 200 раз.
Пример засора металлической трубы
Пример засора металлической трубы
Источник ytimg.com
  • Узловые соединения. Любые участки с фитингами независимо от способа монтажа, повороты и разделения оказывают дополнительное сопротивление.

В сводных таблицах указана пропускная способность водопроводных каналов в зависимости от поперечного сечения трубы (Ду – номинальный или условный диаметр) и скорости движения жидкости в трубопроводе под тем или иным давлением.

Давление Пропускная способность или расход воды (кг/ч) при скорости потока ниже 0,15 м/с
Па/м Мбар/м 15 мм 20 мм 25 мм
90 0,9 173 403 745
92,5 0,925 176 407 756
95 0,95 176 414 767
97,5 0,975 180 421 778
100 1 184 425 788
120 1,2 202 511 943
140 1,4 220 511 943
160 1,6 234 547 1015
180 1,8 252 583 1080
200 2 266 619 1151
220 2,2 281 652 1202
240 2,4 288 660 1256
260 2,6 306 713 1310
280 2,8 317 742 1364
300 3 331 767 1415
Давление Пропускная способность или расход воды (кг/ч) при скорости потока в пределах 0,15 м/с
Па/м Мбар/м 32 мм 40 мм 50 мм 65 мм 80 мм
90 0,9 1627 2488 4716 9612 14940
92,5 0,925 1652 2524 4788 9756 15156
95 0,95 1678 2560 4860 9900 15372
97,5 0,975 1699 2596 4932 10044 15552
100 1 1724 2632 5004 10152 15768
120 1,2 1897 2898 5508 11196 17352
140 1,4 2059 3143 5976 12132 18792
160 1,6 2210 3373 6408 12996 20160
180 1,8 2354 3589 6804 13824 21420
200 2 2486 3780 7200 14580 22644
220 2,2 2617 3996 7560 15336 23760
240 2,4 2740 4176 7920 16056 24876
260 2,6 2855 4356 8244 16740 25920
280 2,8 2970 4356 8566 17338 26928
300 3 3076 4680 8992 18000 27900
Давление Пропускная способность или расход воды (кг/ч) при скорости потока свыше 0,3 м/с
Па/м Мбар/м 100 мм
90 0,9 30240
92,5 0,925 30672
95 0,95 31104
97,5 0,975 31500
100 1 31932
120 1,2 35100
140 1,4 38160
160 1,6 40680
180 1,8 43200
200 2 45720
220 2,2 47880
240 2,4 50400
260 2,6 52200
280 2,8 54360
300 3

Скорость потока в каналах с круглым сечением зависит кроме прочего от характера транспортируемой жидкости. Например, для вязкой среды самотечной оптимальным считается 0,1-0,5 м/с, а для более жидкой – 0,5-1 м/с. Показатели увеличиваются, если использовать устройства для принудительной транспортировки. Так, в условиях нагнетания скорость может достигать 0,8-2 м/с, а при всасывании – 1,5-3 м/с.

Пример проведения самостоятельных расчетов

Рассмотрим как рассчитать диаметр трубы для коттеджа, в котором проживает 4 человека. В список точек потребления входят ванная, душевая кабинка и унитаз, на кухне установлена стиральная машинка и посудомоечное оборудование. Так как имеется несколько пользователей и факт одновременной работы разного оборудования, сначала нужно определить вероятность. По имеющимся данным получится P = 5,6 × 4/(0,25 × 3600 × 6) = 0,00415.

Расход воды в каждом из помещений получится такой:

  • ванная – q = 5 × 0,25 × 0,00415 = 0,00519 л/с;
  • кухня – q = 5 × 0,12 × 0,00415 = 0,00249 л/с;
  • туалет – q = 5 × 0,1 × 0,00415 = 0,00208 л/с.

Следующий шаг – определение нужного диаметра трубопровода.

Проверить сечение трубы
Проверить сечение трубы можно обычной линейкой
Источник kipmu.ru

Скорость потока в трубе можно точно вычислить с параллельным расчетом потерь, коэффициента гидравлического трения и других требуемых величин. Проще, несмотря на погрешности, взять информацию из готовых таблиц. Ведь на строительном рынке не существует заготовок, которые отличаются от стандартизованных сечений.

Если за ориентир взять напорный водопровод и продвижение жидкости со скоростью 3 м/с, то по расчетам получатся такие варианты оптимальных диаметров труб.

Ванная – примерно 45 мм:

Расчет диаметра трубы водопровода ванной

Кухня – примерно 33 мм:

Расчет диаметра трубы водопровода кухни

Туалет – примерно 30 мм:

Расчет диаметра трубы водопровода в туалете

Отопительная система

Здесь главная задача, которую необходимо решить с помощью жидкого теплоносителя – обеспечить нагревательные приборы нужным количеством тепла. Перед тем, как рассчитывать диаметр трубы, понадобится определить теплопотери дома, выбрать радиаторы с оптимальной мощностью. Также понадобятся данные о длине трубопровода и схеме рабочей системы (способ циркуляции воды, с одним или двумя каналами).

Двухтрубная схема автономного отопления
Двухтрубная схема автономного отопления
Источник kupisantehniky.ru

Для вычисления диаметра труб отопления можно использовать такую формулу:

Формула расчета диаметра трубы отопления

Здесь:

  • d – искомая величина внутреннего диаметра;
  • Q – нагрузка на конкретный участок системы относительно необходимого количества подаваемого тепла;
  • Δt° – разница между температурами на подаче и обратке;
  • V – скорость потока теплоносителя на обслуживаемом участке.

В автономных системах отопления жидкость может перемещаться со скоростью от 0,2 до 1,5 м/с. При этом оптимальными на практике значениями являются 0,3-0,7 м/с. При меньшей скорости повышается вероятность завоздушивания системы, при большей система работает шумнее.

Ниже представлена таблица с оптимальными значениями скорости горячей воды в полипропиленовых трубах в зависимости от количества тепла до 20 кВт (в кВт) и наружного диаметра канала (в мм). Здесь учитывается рабочий режим 80/60 и разница температур в 20 градусов по Цельсию.

Тепло 20 25 23 40 50 63 75
3 0,2 0,1 0
4 0,3 0,2 0,1 0
5 0,4 0,2 0,1 0
6 0,4 0,3 0,2 0,1 0
7 0,5 0,3 0,2 0,1 0
8 0,6 0,4 0,2 0,1 0
9 0,7 0,4 0,3 0,2 0,1 0
10 0,7 0,5 0,3 0,2 0,1
11 0,8 0,5 0,3 0,2 0,1
12 0,9 0,6 0,3 0,2 0,1
13 1 0,6 0,4 0,2 0,1
14 1 0,7 0,4 0,3 0,2 0,1
15 1,1 0,7 0,4 0,3 0,2 0,1
16 1,2 0,8 0,5 0,3 0,2 0,1
17 1,2 0,8 0,5 0,3 0,2 0,1
18 1,3 0,8 0,5 0,3 0,2 0,1
19 1,4 0,9 0,5 0,3 0,2 0,1
20 1,5 0,9 0,6 0,4 0,2 0,1

Рассмотрим пример для двухэтажного коттеджа с рабочим режимом сети 80/60 и дельтой температур в 20 градусов по Цельсию. Пусть теплопотери составляют 38 кВт, то есть для устройства первого канала можно подобрать трубу диаметром 40 или 50 мм. Рационально распределить компенсацию потерь тепла по 20 и 18 кВт на первом и втором этажах соответственно. Здесь каналы монтируются сечением 32 мм. Далее контуры снова раздваиваются, поэтому, исходя из табличных данных, оптимально будет остановиться на 25 мм.

Видео описание

В этом видео представлен обзор труб для устройства систем водоснабжения и отопления:

Видео описание

В этом видео практикующий специалист рассказывает о принципах правильного выбора поперечного сечения для трубопровода для воды:

Коротко о главном

От диаметра трубопровода зависит скорость подачи содержимого за отчетный период времени и срок эксплуатации коммуникаций.

Вычислить оптимальный размер сечения на том или ином участке системы можно с помощью специальных инженерных программ, калькуляторов в интернете или самостоятельно используя несколько формул.

Рассчитывая диаметр каналов для водоснабжения, учитываются скорость потока, давление, требуемый расход воды на обслуживание сантехнического оборудования и проживающих в доме людей, полив огорода или цветника.

Определяя диаметр труб для сборки отопительной системы необходимо выяснить нагрузку или количество нужного тепла для компенсации теплопотерь, разницу температур на подаче и обратке, скорость движение теплоносителя.

Источник ссылка
0
0

Оставьте ответ

Ваш электронный адрес не будет опубликован.

Этот сайт защищен reCAPTCHA и применяются Политика конфиденциальности и Условия обслуживания Google.